для чего служит топливная рампа
Топливная рампа.
Топливная рампа — обязательный элемент топливной системы двигателя внутреннего сгорания с распределенным впрыском.
Топливная рампа или рейка это отрезок полой трубки с закрытыми с двух сторон концами и отводами для подключения трубок меньшего диаметра, через которые топливо подается к форсункам.
Топливная рампа — один из элементов, «доставшихся» бензиновому мотору от дизельного двигателя. Еще один известный элемент, «перекочевавший» оттуда же в системы прямого впрыска — ТНВД.
В некоторых случаях форсунки прикреплены прямо к рампе. Топливная рампа используется практически во всех системах распределенного впрыска, хотя в некоторых конструкциях отвод топлива к форсункам происходит из корпуса регулятора.
История создания топливной рампы
В конструкцию системы впрыска топливная рампа пришла из практики создания дизельных двигателей, которые за счет конструктивных особенностей оснащались распределенным впрыском с момента изобретения. Статья взята из паблика «МАШИНЫ». В эпоху карбюраторного впрыска топливная рампа на бензиновых двигателях не применялась, так как в этих системах топливо подается централизовано и не под давлением.
Конструкция и расположение топливной рампы
Как правило, рампа устанавливается на впускной коллектор двигателя. Кроме отводящих трубок, в рампе имеется отверстие с запорным штуцером для присоединения манометра, которым контролируют давление топлива. Для предотвращения загрязнения он закрыт пробкой с резьбой. Чаще всего рампу делают из стальной бесшовной трубы, способной выдерживать высокое давление. В случае с дизельным двигателем, оснащенным системой common rail, это давление может быть очень высоким.
Главное назначение топливной рампы подача топлива и распределение его по форсункам.
Вынимая топливные форсунки из рампы нужно проявлять предельную осторожность. Одно неверное движение может привести к необходимости замены форсунки
При работе нагнетающего насоса топливо поступает в питающую магистраль, расположенную в головке блока. вк.ком/карс.бест Попав в рампу, топливо движется в направлении самого дальнего цилиндра. В некоторых конструкциях систем впрыска предусмотрен подогрев топлива теплом, которое выделяет при работе двигатель. Прогрев улучшает распыление.
Вопросы эксплуатации топливной рампы
Если по какой-то причине топливную рампу необходимо демонтировать, действовать нужно с предельной осторожностью, так как велик риск повредить распылители форсунок и контакты разъемов. Ни в коем случае нельзя допускать попадания грязи в открытые каналы и трубопроводы, так как после сборки она неминуемо попадет в форсунки и дело закончится, как минимум, их промывкой. На период проведения обслуживания отверстия нужно обязательно закрывать заглушками. Перед снятием топливную рампу можно очистить с помощью баллона со средством для чистки инжекторов. Ни при каких условиях не следует помещать рампу в растворитель для промывки, не отсоединив форсунки. Дело в том, что все отверстия в топливной рампе снабжены резиновыми герметизирующими кольцами, которые выйдут из строя, если поместить их в агрессивную среду. Кстати, в любом руководстве по ремонту можно найти рекомендацию менять резиновые прокладки в любом случае, даже если внешне они не имеют повреждений.
Что такое топливная рампа
Содержание статьи
Основу конструкции топливной рампы составляет трубка круглого или прямоугольного сечения, закрепляемая на впускном коллекторе двигателя с помощью болтовых соединений. Рампа служит для подвода находящегося под давлением топлива с его последующим распределением между форсунками, количество которых зависит от числа цилиндров в блоке. Форсунки могут как закрепляться непосредственно на рампе, так и находиться на расстоянии, при этом подача топлива осуществляется по отдельным трубкам.
Топливная рампа является неотъемлемым элементом системы впрыска практически всех современных автомобильных двигателей. Впервые топливная рампа была применена на дизельных двигателях, в которых было необходимо обеспечить впрыск топлива под давлением. В распространенных ранее карбюраторных двигателях в установке рампы не было необходимости, так как подачи топлива под давлением не требовалось.
Особенности конструкции
Давление находящегося в рампе топлива контролируют с помощью манометра, присоединяемого с помощью специального штуцера, отверстие для которого предусмотрено в ее конструкции. В обычном положении штуцер закрыт с помощью пробки, защищающей его резьбу от загрязнения. Контроль давления в рампе осуществляется во время осмотров технического состояния автомобиля.
Для улучшения распыления топлива, в некоторых двигателях конструкция топливной рампы предусматривает возможность его предварительного прогрева. Также на рампе расположены штуцеры для подачи и слива топлива.
Изготовление
Материалом для изготовления топливной рампы служит легированная сталь, обеспечивающая защиту контактирующей с топливом внутренней полости от коррозии. После изготовления рампа проходит обязательную проверку на способность выдерживать избыточное давление.
Эксплуатация топливной рампы
Для осмотра и дефектации топливной рампы может потребоваться ее снятие с двигателя. В этом случае выполняется отключение подачи топлива, после чего производится отсоединение топливоподающего шланга. Затем снимается сливной шланг, что позволяет демонтировать рампу с корпуса, открутив гаечным ключом крепежные болты. Далее с предельной осторожностью снимаются форсунки, штуцера которых предусмотрительно закрываются защитными заглушками. После осмотра и устранения выявленных дефектов рампа монтируется на двигатель в обратном порядке.
Как правило, система топлива в авто дополнительно комплектуется инжектором впрыска бензинового или дизельного двигателя, также сюда входит топливная рампа (иногда называют рейкой). Существует множество причин, по которым данный элемент требует систематического обслуживания и внимания. Если обнаружены небольшие неисправности, то конструкцию восстанавливают, а при серьезных повреждениях полностью меняют.
Для чего нужна
Не менее актуальным является вопрос, для чего нужна топливная рампа. Ее включают в систему топлива с инжекторами для бензиновых и дизельных ДВС, нужна для того, чтобы распределить конкретный вид топлива под определенным давлением с форсунками. Далее оно подается в камеру сгорания. Поэтому впрыск принято считать распределенным.
Конструктивные особенности
Перед тем, как переходить к принципу работы, важно понимать, что такое топливная рампа в автомобиле. Это бесшовная конструкция в виде трубы конкретного диаметра, длины и сечения. С отводами или без них к конструкции прилегают уплотнительные элементы, которые создают герметичные условия для системы. По всей оси подсоединяются форсунки. Их количество такое же, как и цилиндры силового агрегата. В обязательном порядке подводят топливопровод, подключающийся с торцевой части или оси. Есть и другие варианты, которые связывают с особенностями конструкции топливной системы.
Функционально топливную рампу отличают следующие особенности:
предназначение;
по какой схеме подключаются форсунки и дополнительные устройства;
из какого материала изготавливаются;
форма сечения;
размеры;
место и локализация подключения.
Касательно функционального назначения принято выделять два вида топливных рамп:
аккумулятор давления дизельного ДВС, снабженный Common Rail системой;
Форсунки подключаются вдоль оси, с первого торца располагается регулятор топливного давления, а со второго – топливопровод (иногда датчик топливного давления). Могут быть и другие варианты.
топливная рампа бензомотора с инжектором распределенного впрыска топлива.
Это такая же трубка с пустой полостью, а по оси располагаются подключенные форсунки. К ним подводится топливопровод. Торцы могут быть запаяны или снабжены механизмом, регулирующим давление. Характерная особенность зависит от автоконцерна и модели ТС, поскольку они изготавливают топливную рейку индивидуальной конфигурации. Принцип работы не зависит от того, каким образом располагаются форсунки. Важно, как подключен теплопровод и наличие дополнительных устройств. Данные функциональные особенности также определяют специфику работы регулятора давления.
Например, рампа в автомобиле ВАЗ имеет установку на одном торце штуцера, чтобы подключить теплопровод, а на другом – штуцер для слива топлива. В качестве материала используется высококачественный и надежный металл. Данное правило касается двигателей, работающих на дизеле. Поскольку настолько высокое давление другие материалы не способны выдержать. Чаще всего используется сплав алюминия или легированная сталь, стойкая к образованию коррозии. Второй материал в обиходе чаще всего называют нержавейкой. Иные варианты встречаются намного реже.
Размеры предполагают, в первую очередь, длину, диаметр округлой формы, высоту и ширину аккумулятора в форме прямоугольника. Способ и локализация подключения зависит от специфических особенностей ДВС и топливной системы. В бензиновом агрегате с инжекторами впрыска рампу устанавливают на коллектор впускного типа и присоединяют посредством болтов. Встречаются ситуации, когда коллектор не используется.
Как работает конструкция
Топливная рампа устройство и принцип работы определяет конструкционная схема, которая применяется в транспортных средствах с инжектором распределяющего впрыска топлива, бензиновом или дизельном ДВС. Алгоритм функционирования один и тот же. Топливо отправляется в специальный насос с высоким давлением (ТНВД), где происходит нагнетание до определенной отметки. Далее бензин подается на рампу, затем в форсунки и камеру сгорания. Если присутствуют излишки, то они сливаются через специальный штуцер топливопровода. В дизеле может использоваться ТНВД клапан дозирования.
Топливная система является важнейшим функциональным элементом в транспортном средстве. С ее помощью происходит подача топлива в специальную камеру с наступлением нужного временного промежутка. В нее входит несколько функциональных элементов, которые отвечают за транспортировку, фильтрацию, учет и отвод.
Условно ее можно разделить на две подсистемы:
перенос топлива с фильтрацией и организацией должного давления в системе посредством гидравлических и механических устройств;
рассчитывается количество и момент подачи топлива через инжекторы с дальнейшим распределением по цилиндрам. Осуществляется посредством электронных элементов системы.
Топливная система включает следующие элементы:
бак – емкость, отличающаяся надежной герметичностью, чтобы хранить топливо в безопасных условиях;
прямой и обратный трубопроводы. Шланги отличаются гибкостью, посредством которых топливо транспортируется;
фильтры, осуществляющие тонкую и грубую очистку. Позволяют избавиться от крупных фракционных загрязнений;
регулятор давления. Нужен для того, чтобы задавать определенный показатель давления;
насос. Чаще всего используется погружной тип, который приходит в движение посредством электродвигателя;
ТНДВ. Предназначен для дизельных двигателей для впрыска;
форсунки.
Какие существуют топливные системы бензодвигателей
В зависимости от того, какой тип бензинового ДВС используется, принято выделять две системы: инжекторную и карбюраторную. Различаются в конструкциях и рабочих характеристиках.
Карбюратор
Принцип работы осуществляется по следующей схеме:
всасывание топлива из бака происходит посредством насоса. Присутствует невысокий уровень давления, нужна только подача топлива;
передвижении по трубопроводу, а затем топливо проходит через фильтры;
в карбюраторе происходит смешивание горючего с воздухом;
смесь в готовом виде отправляется на цилиндр ДВС, где происходит сгорание.
Двигатель инжектора
Топливная система с двигателем инжектора имеет характерную особенность – это система впрыска, которая в принудительном порядке нагнетает топливо в камеру сгорания. Посредством насоса топливной системы создается повышенное давление, зависящее от вида впрыска:
для каждого цилиндра устанавливаются отдельные форсунки, что гарантирует правильное распределение топлива. Посредством насоса создается давление в диапазоне 2,5-4 Бар;
при наличии моновпрыска (когда есть только одна форсунка), подача топлива осуществляется для всех цилиндров двигателя. В современном производстве автомобилей используется редко из-за отсутствия экономической выгоды;
впрыск. Форсунки устанавливаются в головке цилиндра, поэтому впрыск осуществляется напрямую в цилиндры. В таком случае давление составляет 155 Бар.
Топливная система бензинового инжектора работает по следующему принципу:
подача бензина осуществляется при помощи насоса на рампу;
благодаря регулятору, расположенному на рампе, обеспечивается необходимый уровень давления;
форсунки, установленные на рампе, впрыскивают топливо в цилиндры;
когда осуществляется подача бензина на цилиндры вместе с воздухом, получается топливообразующаяся смесь.
Как происходит питание дизельного топлива
Подача дизельного топлива имеет свои характерные особенности. Принято выделить три вида устройств:
от аккумулятора (Common Rail);
через насосы-форсунки;
разделенные.
Common Rail
Считается самой популярной и топливной системой для дизельного ДВС. Соответствует всем экологическим нормам и стандартам за счет независимых процессов впрыскивания дизеля, учитывая режим функционирования двигателя.
Система питания от аккумулятора имеет два участка:
с низким давлением (входит топливный бак, насос низкого давления, фильтр и трубопровод);
с высоким давлением (включает насос высокого давления, рампу, трубопровод, форсунки).
Топливная система дизельной ДВС предполагает следующий порядок:
насос низкого давления начинает нагнетать дизель из топливного бака в трубопровод;
дизель проходит по трубопроводу, попадает в фильтры для грубой и тонкой очистки, а затем в насос высокого давления;
ТНВД осуществляет подачу топлива на форсунки, которые обеспечивают впрыск в цилиндры;
в одно и то же время вместе с впрыском осуществляется подача воздуха.
Разделенная схема и насос-форсунка
Данная система включает топливный бак, трубопровод, ТНВД, форсунку. Насос и форсунки соединяются при помощи длинного трубопровода, который способен выдерживать высокое давление. Данная схема успешно применяется в автомобилестроении на территории РФ, так как обходится по низкой стоимости за счет простоты конструкции.
Насос-форсунка – это устройство, которое обеспечивает нормальный уровень давления и проводит впрыск топлива. Расположена конструкция в головке блока цилиндра, а начинает работать под действием кулачкового механизма. Обратная и прямая магистрали реализуются в качестве каналов и расположены непосредственно в головке блока. При данной схеме работы обеспечивается давление в 2200 Бар. Однако существует важный нюанс: от режима работы двигателя зависит показатель давления.
Обратная магистраль
На практике насос для подачи топлива имеет статичный показатель производительности, закачивая топливо в бак при постоянном показателе давления. ДВС функционирует в разных режимах, потребляя различное количество топлива, учитывая его степень нагрузки. В результате появляется необходимость измерять и держать под контролем давление, а также уровень топлива в топливной рейке. Данную обязанность исполняет регулятор давления топлива, ликвидирующий излишки топлива, возвращая в бак через линию возврата топлива (есть альтернативное название «обратка»).
Принято выделять в классификации две категории топливных систем, различающихся наличием или отсутствием обратной магистрали:
подача топлива с линией обратки. Топливо, которое ранее не было использовано посредством впрыска форсунки, принято считать избыточным. Поэтому оно возвращается в бак посредством регулятора, расположенного на рампе, и возвратной линии. В результате в коллекторе для топлива происходит поддержание постоянного показателя давления.
подача топлива без возвратной линии. Регулятор в подобных системах чаще всего устанавливается в модуле погружного насоса для топлива. Избыточное количество, которое подается посредством насоса, возвращается в бак в обратном порядке при помощи короткой линии возврата. В топливную рампу осуществляется подача топлива только в том количестве, которое необходимо для впрыскивания форсунками. Система пользуется популярностью за счет демократичной стоимости и требует меньшего подогрева в баке топлива.
Чаще всего главные составляющие топливной системы одинаковы для большей части моделей транспортных средств, которые относятся к одной категории. С другой точки зрения, на практике характеристики нередко меняются, в зависимости от технической специфики определенного двигателя.
Давление на топливной рампе измеряют и контролируют манометром, который прикрепляют при помощи штуцера. Чаще всего для его крепления предусматриваются специальные отверстия. При обыкновенном положении штуцер находится в закрытой позиции при помощи пробки, что защищает резьбу от попадания грязи и пыли. Давление контролируется в рампе в период техосмотра транспортного средства.
Для улучшения распыления топлива в некоторых двигателях конструкция топливной рампы предусматривает возможность его предварительного прогрева. Также на рампе расположены штуцеры для подачи и слива топлива.
Изготовление рампы и эксплуатация
Материалом для изготовления топливной рампы служит легированная сталь, обеспечивающая защиту контактирующей с топливом внутренней полости от коррозии. После изготовления рампа проходит обязательную проверку на способность выдерживать избыточное давление.
Чтобы проверить рампу на наличие дефектов, иногда требуется снять устройство с двигателя. Для начала происходит отключение топливной подачи, а затем шланги отсоединяются. Далее снимают сливной шланг, чтобы демонтировать рампу с корпуса, откручивая крепежные болты при помощи гаечного ключа.
Затем потребуется снять форсунки с максимальной осторожностью, чтобы не повредить конструкцию. Предварительно штуцеры закрывают при помощи заглушек для защиты. После проведения технического осмотра и возможных дефектов, рампу ремонтируют. Затем ее можно снова использовать.
Топливная рампа является обязательным элементом в системе автомобиля. Поэтому крайне важно для водителей знать принцип ее работы и периодически контролировать работу. При выявлении неисправностей настоятельно не рекомендуется использовать транспортное средство до проведения ремонта.
whatisvehicle
Как это работает?
Глава 5 — Топливная система
Топливная система(fuel system)
Топливная система (система питания топливом) предназначена для питания двигателя автомобиля топливом, а также его хранения и очистки.
Топливная система автомобиля состоит из:
1 – кронштейн крепления шлангов; 2 – электробензонасос; 3 – наливная труба; 4 – топливный бак; 5 – отводящая трубка топливной рампы; 6 – подводящая трубка топливной рампы; 7 – форсунка; 8 – топливная рампа; 9 – регулятор давления топлива; 10 – кронштейн крепления топливного фильтра; 11 – топливный фильтр; 12 – топливные шланги; 13 – топливные трубки
Принцип работы:
1 – штуцер для контроля давления топлива; 2 – рампа форсунок; 3 – кронштейн; 4 – регулятор давления топлива; 5 – электробензонасос; 6 – топливный фильтр; 7 – сливной топливопровод; 8 – подающий топливопровод; 9 – форсунки
Электробензонасос, установленный в топливном баке, подает топливо через магистральный топливный фильтр и линию подачи топлива на рампу форсунок.
Регулятор давления топлива поддерживает постоянный перепад давления между впускной трубой и нагнетающей магистралью рампы. Давление топлива, подаваемого на форсунки, находится в пределах 300±6 кПа при неработающем двигателе. Избыток топлива сверх потребного форсункам возвращается в топливный бак по отдельной линии слива.
Для ещё лучшего восприятия системы предлагаю посмотреть на следующую картинку:
И прежде чем поговорить отдельно про составляющие системы давайте вспомним про такую штуку, как угольный адсорбер, т.к. он соединён и с топливной системой тоже. Про него мы уже расписывали в Системе вентиляции картера, так что кто забыл, вернитесь в неё и перечитайте. А я хочу ещё раз показать связь топливной системы и системы вентиляции картера.
1 — форсунки; 2 — пробка штуцера для контроля давления топлива; 3 — рампа форсунок; 4 — кронштейн крепления топливных трубок; 5 — регулятор давления топлива; 6 — адсорбер с электромагнитным клапаном; 7 — шланг для отсоса паров бензина из адсорбера; 8 — дроссельный узел; 9 — двухходовой клапан; 10 — гравитационный клапан; 11 — предохранительный клапан; 12 — сепаратор; 13 — шланг сепаратора; 14 — пробка топливного бака; 15 — наливная труба; 16 — шланг наливной трубы; 17 — топливный фильтр; 18 — топливный бак; 19 — электробензонасос; 20 — сливной топливопровод; 21 — подающий топливопровод.
В системе впрыска с обратной связью применяется система улавливания паров топлива. Она состоит из адсорбера, установленного в моторном отсеке, сепаратора, клапанов и соединительных шлангов. Пары топлива из бака частично конденсируются в сепараторе, конденсат сливается обратно в бак. Оставшиеся пары проходят через гравитационный и двухходовой клапаны. Гравитационный клапан предотвращает вытекание топлива из бака при опрокидывании автомобиля, а двухходовой препятствует чрезмерному повышению или понижению давления в топливном баке.
Затем пары топлива попадают в адсорбер, где поглощаются активированным углем. Второй штуцер адсорбера соединен шлангом с дроссельным узлом, а третий — с атмосферой. Однако на выключенном двигателе третий штуцер перекрыт электромагнитным клапаном, так что в этом случае адсорбер не сообщается с атмосферой. При запуске двигателя контроллер системы впрыска начинает подавать управляющие импульсы на клапан с частотой 16 Гц. Клапан сообщает полость адсорбера с атмосферой и происходит продувка сорбента: пары бензина отсасываются через шланг в ресивер. Чем больше расход воздуха двигателем, тем больше длительность управляющих импульсов и тем интенсивнее продувка. В системе впрыска без обратной связи система улавливания паров топлива состоит из сепаратора с двухходовым обратным клапаном.
Давайте теперь поговорим отдельно про составные части данной системы.
Топливный бак(gas tank, fuel tank)
Топливный бак предназначен для хранения запаса топлива, необходимого для работы двигателя. Топливный бак в легковом автомобиле обычно располагается в задней части на днище кузова. Емкость топливного бака обеспечивает в среднем 500 км пробега конкретного автомобиля. Топливный бак изолирован от атмосферы. Вентиляцию топливного бака производит система улавливания паров бензина.
Основные компоненты топливного бака:
Топливный насос(fuel pump)
Топливный фильтр(fuel filter)
Топливная рампа(fuel rail)
Регулятор давления топлива(Fuel pressure control valve)
Вакуумная камера сообщается через вакуумный шланг с впускной трубой двигателя. Регулятор давления топлива связан с задроссельным пространством не просто так. Это нужно для регулировки давления в зависимости от нагрузки. Нет нагрузки (или небольшая) → заслонка закрыта (прикрыта) → разрежение велико → давление топлива снижено. И наоборот.
При увеличении нагрузки двигателя, работающего при большом открытии дроссельной заслонки, расход топлива увеличивается и давление в топливной рампе падает. Одновременно с этим уменьшается разрежение во впускной трубе.
Пружина прижимает клапан регулятора давления к седлу, слив топлива в топливный бак прекращается – давление повышается. Эти процессы повторяются непрерывно, в результате чего в топливной рампе поддерживается постоянное давление.
Топливная форсунка(Fuel injector)
Форсунка или инжектор (от англ. inject — впрыскивать) – распылитель, используемый на современных автомобилях для распыления топлива во впускной трубопровод или непосредственно в цилиндры двигателя. Хорошо работающая форсунка дает конусообразную форму распыления топлива. В двигателях внутреннего сгорания распыление топлива происходит за счет создаваемого высокого давления на входе в форсунку.
Топливная форсунка содержит корпус клапана с обмоткой и электрическим соединением, седло клапана с диском, снабженным одним или несколькими распылительными отверстиями, и подвижную иглу клапана с якорем соленоида.
1 — сетчатый фильтр; 2 — электрический разъем; 3 — пружина; 4 — обмотка возбуждения; 5 — якорь электромагнита; 6 — корпус форсунки; 7 — игла форсунки; 8 — уплотнение; 9 — сопло форсунки.
Работа электромагнитной форсунки, изображённой выше осуществляется следующим образом: В соответствии с заложенным алгоритмом электронный блок управления обеспечивает в нужный момент подачу напряжения на обмотку возбуждения клапана. При этом создается электромагнитное поле, которое преодолевая усилие пружины, втягивает якорь с иглой и освобождает сопло. Производится впрыск топлива. С исчезновением напряжения, пружина возвращает иглу форсунки на седло. Фильтр в топливоподающем устройстве(Сетчатый фильтр 1) защищает форсунку от загрязнений.
1 – впускной клапан; 2 – форсунка; 3 – штепсельный разъем; 4 – фиксатор; 5 – рампа форсунок; 6 – уплотнительные кольца; 7 – впускная труба.
Форсунки закреплены на рампе с помощью пружинных фиксаторов 4. Верхний и нижний концы форсунок герметизируются уплотнительными кольцами 6, которые всегда надо заменять новыми при снятии и установке форсунок.
Для закрепления ещё раз повторим работу системы в целом:
Топливо находится в топливном баке, в котором находится топливный насос(позиция 1). При включении зажигания включается насос, который начинает подавать топливо в топливную магистраль. Топливо проходит через топливный насос(позиция 5), где происходит его очистка. Далее топливо проходит в топливную рампу(позиция 2). В топливной рампе поддерживается постоянное давление, которое обеспечивается регулятором давления топлива(позиция 4). Излишки топлива сливаются обратно в топливный бак(при открытии регулятора топлива, который по своей сути является клапаном). Поступающее в рампу топливо впрыскивается в впускной коллектор. Топливо бесперебойно циркулирует в топливной системе всё время работы двигателя, т.к. для нормальной работы в рампу поступает топлива больше, чем нужно, а излишки после сливаются обратно в бак.
На этом, я думаю работы системы понятно. Чтобы завести двигатель нам осталось совсем немного. Мы уже впустили в впускной коллектор воздух и топливо. В следующей статье мы поговорим про систему зажигания.